急性感染条件下巨核细胞与血小板转录组变化的对比分析

doi:10.19586/j.2095-2341.2023.0011

生物技术进展 ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (3): 465-472.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2023.0011

急性感染条件下巨核细胞与血小板转录组变化的对比分析

刘勤勤¹^,²(), 黄柏铭¹^,², 马叶子¹^,², 刘翠翠¹^,², 王洪涛¹^,², 周家喜¹^,²()

^1.中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所），北京协和医学院，实验血液学国家重点实验室，国家血液系统疾病临床医学研究中心，细胞生态海河实验室，天津 300020
^2.天津医学健康研究院，天津 301600

收稿日期:2023-02-07 接受日期:2023-03-31 出版日期:2023-05-25 发布日期:2023-06-12
通讯作者: 周家喜
作者简介:刘勤勤 E-mail: liuqinqin@ihcams.ac.cn；
基金资助:
中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目(2021-I2M-1-073);天津市自然科学基金项目(20JCYBJC00240);天津市科技计划青年项目(22JCQNJC01270);细胞生态海河实验室“揭榜挂帅”项目(HH22KYZX0031)

Comparative Analysis of Megakaryocyte and Platelet Transcriptome Changes in Acute Infection

Qinqin LIU¹^,²(), Baiming HUANG¹^,², Yezi MA¹^,², Cuicui LIU¹^,², Hongtao WANG¹^,², Jiaxi ZHOU¹^,²()

^1.State Key Laboratory of Experimental Hematology，National Clinical Research Center for Blood Diseases，Haihe Laboratory of Cell Ecosystem，Institute of Hematology & Blood Diseases Hospital，Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College，Tianjin 300020，China
^2.Tianjin Institutes of Health Science，Tianjin 301600，China

Received:2023-02-07 Accepted:2023-03-31 Online:2023-05-25 Published:2023-06-12
Contact: Jiaxi ZHOU

摘要/Abstract

摘要：

巨核细胞与血小板是造血系统中一组独特的亲子细胞。经典模式下，数量少且体积大的巨核细胞借助血流剪切力释放大量体积小且无核的血小板进入外周血，参与机体止凝血等过程。近年来，随着细胞分离与组学技术的发展，领域内对于巨核细胞和血小板分子特征的探索不断深入，但目前对于两者在分子水平关系上的研究相对有限。利用近期报道的大肠杆菌急性感染条件下小鼠骨髓巨核细胞和血小板的转录组数据，对感染后巨核细胞和血小板转录组的变化进行了对比分析。结果发现，感染后巨核细胞转录组的变化程度弱于血小板，且二者变化的基因存在差异。感染后巨核细胞和血小板共同上调的基因主要富集了抗原呈递的功能。血小板特异性上调基因的数量远高于巨核细胞特异性上调的基因及二者共同上调的基因，主要富集了细胞定植、转运、炎症反应及血小板活化等生物学过程。研究结果为探究巨核细胞和血小板的RNA继承关系及血小板的功能多样性提供了重要的数据支撑。

关键词: 巨核细胞, 血小板, 急性感染, 转录组

Abstract:

Megakaryocytes and platelets are a group of parent-offspring cells in hematopoietic system. In the classical mode， rare large megakaryocytes release abundant anuclear small platelets into the peripheral blood through the shear force of blood flow， participating in hemostasis and coagulation. In recent years， with the development of separation and sequencing technology， the exploration of the function and molecular characteristics of megakaryocyte and platelet has been deepening， but the relationship between the two on molecular level has not been analyzed in detail. Based on the transcriptome data of bone marrow megakaryocytes and platelets of mice infected by Escherichia coli reported by our group， this study compared the transcriptomic changes of megakaryocytes and platelets after acute infection. The results found that the change of megakaryocyte transcriptome after acute infection was weaker than that of platelets， and the involved genes were different. The genes up-regulated by both megakaryocytes and platelets after infection were mainly enriched by the function of antigen presentation. Besides，the number of genes up-regulated in platelet specifically was much higher than that in megakaryocyte， which mainly enrich the biology process of cell localization， transport， inflammatory reaction and platelet activation. This study provided data support for exploring the RNA inheritance relationship between megakaryocyte and platelet and the functional diversity of platelets.

Key words: megakaryocyte, platelet, acute infection, transcriptome

中图分类号:

R394

刘勤勤, 黄柏铭, 马叶子, 刘翠翠, 王洪涛, 周家喜. 急性感染条件下巨核细胞与血小板转录组变化的对比分析[J]. 生物技术进展, 2023, 13(3): 465-472.

Qinqin LIU, Baiming HUANG, Yezi MA, Cuicui LIU, Hongtao WANG, Jiaxi ZHOU. Comparative Analysis of Megakaryocyte and Platelet Transcriptome Changes in Acute Infection[J]. Current Biotechnology, 2023, 13(3): 465-472.

图/表 4

图1 急性感染条件下骨髓巨核细胞的转录组变化A：感染组和未感染组小鼠巨核细胞中的差异基因；红色表示表达水平上调的基因(P-adj<0.05，log2FoldChange>0.25)；蓝色表示表达水平下调的基因(P-adj<0.05, log2FoldChange<0.25)；灰色表示表达水平无显著差异的基因(P-adj<0.05，|log2FoldChange|<=0.25)。B：感染后巨核细胞上调和下调基因的代表性生物学过程。C：对照组和感染组小鼠巨核细胞基因集的评分。D：对照组和感染组小鼠的巨核细胞成熟、血小板生成和抗原呈递相关基因的表达比例和表达水平；***表示差异在P<0.001水平上具有统计学意义。

Fig. 1 Transcriptome changes of bone marrow megakaryocytes after acute infection

图2 急性感染条件下巨核细胞转录组变化对血小板分子特征的影响A：感染组巨核细胞上调的基因在感染组与未感染组血小板中的表达水平，表达值为经log2处理后的平均值；B：感染组巨核细胞表达上调基因在感染组与未感染组血小板差异基因中的表达趋势；C：在血小板中表达上调/下调的感染组巨核细胞上调基因占感染组巨核细胞上调总基因的比例；D：感染组巨核细胞下调的基因在感染组与未感染组血小板中的表达水平，表达值为经log2处理后的平均值；E：感染组巨核细胞表达下调基因在感染组与未感染组血小板差异基因中的表达趋势；F：在血小板中表达上调/下调的感染组巨核细胞下调基因占感染组巨核细胞下调总基因的比例；G：感染组与未感染组巨核细胞中表达水平上调、下调、不变的基因数占全部基因数的比例；H：感染组与未感染组血小板中表达水平上调、下调、不变基因数占全部基因数的比例。P值由t检验确定，***表示差异在P<0.001水平有统计学意义。

Fig. 2 Effect of megakaryocyte transcriptome changes on platelet molecular characteristics in acute infection

图3 急性感染条件下巨核细胞与血小板中上调基因的对比分析A：感染组巨核细胞与血小板中表达上调基因的交集数量；B：巨核细胞、血小板感染后表达特异性上调和感染组巨核细胞与血小板中表达均上调的基因比例；C：感染组巨核细胞与血小板中表达均上调和仅在巨核细胞中上调的基因占巨核细胞基因总数的比例；D：感染组巨核细胞与血小板中表达均上调和仅在血小板中上调的基因占血小板基因总数的比例；E：感染组巨核细胞与血小板中表达均上调、仅在巨核细胞中上调、仅在血小板中上调的基因所富集到的代表性生物学过程；F：感染后巨核细胞与血小板中表达均上调的特征基因在对照组和感染组血小板中的表达水平；G：仅在感染组血小板中上调的特征基因在对照组和感染组血小板中的表达水平；H：S100a8和S100a9两个基因在对照组和感染组中性粒细胞中的表达水平；P值由t检验确定， ***，**，*分别代表差异在P<0.001，P<0.01，P<0.05水平上有统计学意义。

Fig. 3 Comparative analysis of up-regulated genes in megakaryocytes and platelets under acute infection

图4 急性感染条件下巨核细胞与血小板中下调基因的对比分析A：感染组巨核细胞与血小板中表达下调基因的交集数量；B：巨核细胞、血小板感染后特异性表达下调和感染组巨核细胞与血小板中表达均下调的基因比例；C：感染组巨核细胞与血小板中表达均下调、仅在巨核细胞中表达下调的基因在巨核细胞总基因中所占比例；D：感染组巨核细胞与血小板中表达均下调、仅在血小板中表达下调的基因在血小板总基因中所占比例；E：仅在感染组巨核细胞中表达下调的基因所富集到的代表性生物学过程；F：7个共同下调的基因在对照组和感染组小鼠巨核细胞的表达比例和表达水平；G：7个共同下调的基因在对照组和感染组血小板中的表达水平。P值由t检验确定，***，**，*分别代表差异在P<0.001，P<0.01，P<0.05水平上有统计学意义。

Fig. 4 Comparative analysis of down-regulated genes in megakaryocytes and platelets under acute infection

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急性感染条件下巨核细胞与血小板转录组变化的对比分析

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